检测量测设备分类及市场现状如何？

检测量测设备市场规模巨大，光学检测应用最多。

质量控制环节贯穿于集成电路生产过程，进一步分为：前道检测，主要是针对光刻、刻蚀、薄膜沉积、清洗、CMP 等每个工艺环节的质量控制的检测； 中道检测，面向先进封装环节，主要为针对重布线结构、凸点与硅通孔等环节的质量控制； 后道测试，主要是利用电学对芯片进行功能和电参数测试，主要包括晶圆测试和成品测试两个环节。 而应用于前道制程和先进封装的质量控制根据工艺可细分为检测（Inspection）和量测（Metrology）两大环节。检测指在晶圆表面上或电路结构中，检测其是否出现异质情况，如颗粒污染、表面划伤、开短路等对芯片工艺性能具有不良影响的特征性结构缺陷；量测指对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出的量化描述，如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等物理性参数的量测。

随着技术发展，IC 前道制造的步骤越来越多，28nm 工艺步骤有数百道，14nm及以下由于用了多重套刻技术更是增加至近千道工序。而根据YOLE的统计，工艺节点每缩减一代，工艺中产生的致命缺陷数量会增加50%，因此每一道工序的良品率都要保持在非常高的水平才能保证最终的良品率。因此，制造过程中对工艺窗口的挑战要求几乎“零缺陷”。 而检测量测正是保证芯片生产良品率非常关键的环节。随着制程越来越先进、工艺环节不断增加，行业发展对工艺控制水平提出了更高的要求，制造过程中检测设备与量测设备的需求量将倍增。 据 VLSI Research 统计，2016-2020 年全球半导体检测量测设备市场规模复合增速为 12.6%，2020 年达 76.5 亿美元。而由于行业景气、扩产力度强劲，近两年市场更是高速增长，至 2022 年达到了 135 亿美元的市场规模。检测量测设备在全球半导体设备市场中占比约 12%，仅次于刻蚀、薄膜和光刻设备。

从技术路线原理上来看，检测和量测包括光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术等，在检测精度、检测速度和应用场景上有所差异，几种技术各有优劣、各有适用场景，但整体上来看以光学检测技术应用最多、占比最大。

具体来看，电子束检测技术由于电子束的波长远短于光的波长，因此检测精度更高，但同时其检测速度较慢，无法满足规模化生产的速度要求，导致其应用场景主要在对吞吐量要求较低的环节，如纳米量级尺度缺陷的复查、部分关键区域的表面尺度量测以及部分关键区域的抽检等。而 X 光量测技术则主要应用于特定金属成分测量和超薄膜测量等特定的领域，适用场景相对较窄。相比之下，应用光学检测技术的设备可以相对较好实现有高精度和高速度的均衡，并且能够满足其他技术所不能实现的功能，如三维形貌测量、光刻套刻测量和多层膜厚测量等应用，进而使得采用光学检测技术设备占多数。

据 VLSI Research 统计，2020 年全球半导体检测量测设备市场中，检测设备占比为 62.6%，包括无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、掩膜检测设备等；量测设备占比为 33.5%，包括三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备（晶圆介质薄膜量测设备）、套刻精度量测设备、关键尺寸量测设备、掩膜量测设备等。而按照技术路线原理划分，应用光学检测技术、电子束检测技术、X光量测技术的设备市场份额占比则分别为 75.2%、18.7%、2.2%。应用光学检测技术的设备占比具有领先优势，电子束检测技术亦具有一定的市场份额。

就应用最多的光学检测技术而言，在检测环节可进一步分为无图形晶圆激光扫描检测技术、图形晶圆成像检测技术和光刻掩膜板成像检测技术；在量测环节，光学检测技术基于光的波动性和相干性实现测量远小于波长的光学尺度，集成电路制造和先进封装环节中的量测主要包括三维形貌量测、薄膜膜厚量测、套刻精度量测、关键尺寸量测等。·

作为半导体制造的核心设备之一，检测量测设备对于保证芯片生产良品率和成本控制起着尤为关键的作用，需要保证每道工艺都落在容许的工艺窗口内、保证整条产线平稳连续的运行，并不断朝着高速度、高灵敏度、高准确度、高重复性、高性价比的趋势和要求发展。 随着集成电路器件物理尺寸的缩小以及逐渐向三维结构发展，需要检测的缺陷尺度和测量的物理尺度也不断缩小，并向三维空间的检测量测拓展，对于检测技术分辨率的提高、软件和算法的开发、设备检测速度和吞吐量的提升等方面都提出了更为严苛的要求。

全球半导体检测量测设备市场呈现海外龙头厂商垄断的格局，主要厂商包括KLA（科磊半导体）、AMAT（应用材料）、Hitachi（日立）、Lasertec、Onto Innovation（创新科技）等，且市场格局集中，前五大厂商合计占据超80%份额，均来自于美国和日本。 其中，尤其是第一大厂商美国 KLA 公司，市场份额超过一半以上。据KLA公司披露，2022 年其市占率达到了约 57%，是第二大厂商市占率的4 倍以上，行业格局呈现出明显的一家独大情况。

国内市场来看，据 VLSI Research 统计，2020 年中国检测量测设备市场规模达到21 亿美元，2016-2020 年复合增速显著高于全球。而2022 年中国半导体设备市场规模为 282.7 亿美元，占全球比例约 26%，假设中国检测量测设备市场占全球比例与此一致，则 2022 年中国检测量测设备市场规模约为35 亿美元。

格局方面，中国大陆市场则同样是由以美国 KLA 为代表的海外厂商主导，国内厂商市占率很低。且得益于中国市场规模近年来的高速增长，根据VLSI Research的统计，KLA 在中国大陆市场 2016-2020 年的销售额复合增长率超过35.7%，显著高于其在全球约 13.2%的复合增长率。

因此，中国半导体检测量测设备虽然市场规模巨大、增长迅速，但主要是美国KLA公司等海外厂商垄断，国产化空间巨大。站在当前时点，一方面，中美贸易摩擦不确定性较大，检测量测设备作为国产化率极低、美国厂商主导的细分设备市场，其自主可控显得尤为关键；另一方面，国内中科飞测、精测电子等优质厂商在细分环节不断实现突破，国产替代能力不断提升，预计将迎来国产化率的快速提升，优质厂商订单和业绩有望持续快速增长。